陳根：半導體量子點的性能攻關_風聞

文/陳根

據《自然通訊》雜誌最新發表的研究報告，日本RIKEN新興物質科學中心的研究人員及其合作者成功研發了一種硫化鉛半導體膠體量子點的“超晶格”，具有金屬的導電特性。這將賦予這類流行的材料令人興奮的新特性。

半導體膠體量子點，是一種納米尺寸的半導體晶體，由幾個納米尺寸的晶體顆粒組成。它們通常由半導體材料如硫化鎘、硫化鎘鋅或硫化鉛等製成。

半導體膠體量子點由於其量子約束效應所產生的特殊光學性質，被廣泛應用於顯示技術、光電子器件、生物成像、太陽能電池等領域。例如，在顯示技術中，膠體量子點可以用作發光材料，產生高飽和度和純淨的顏色。在太陽能電池中，膠體量子點可以用作吸收材料，將太陽光轉化為電能。在生物醫學應用中，如果能夠使這些量子點具備低毒性和良好生物相容性，更是一項傑出的突破。

對於半導體量子點來説，有效導電性一直是一個重大的挑戰，主要是由於它們的表面包覆有一層類似於有機分子的表面配體，這層配體會限制電子的移動，給它們的充分使用造成障礙。為此，科學家團隊經過不斷地探索研究，以測試所創造材料的導電性。當使用雙電層晶體管增加載流子密度時，他們發現在某個點，它的導電性比目前量子點顯示器的導電性高一百萬倍。重要的是，單個量子點的量子限制仍然保持不變，這意味着儘管導電率很高，但它們不會失去功能。

其次，半導體量子點的光學性能一直是很有希望的領域，但它們的電子遷移率卻是個挑戰。就此，科學家們通過研究表明，對組件中量子點的精確定向控制可以導致高電子遷移率和金屬行為。這一突破將為在新興技術中使用半導體量子點開闢新的途徑。

在這些攻關的基礎上，科學家們計劃對半導體量子點進行進一步的研究，以此提高量子點超晶格的性能。由此，在現有設備的改進之餘，更廣泛地推廣至超出傳統量子點材料範圍的新應用。